BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10
BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG
TỰ ĐỘNG HÓA CÂN ĐỘNG TÀU HỎA

Mã số: KC.03.21/06-10

Cơ quan chủ trì đề tài : Trường đại học GTVT
Chủ nhiệm đề tài : ThS. Nguyễn Trung Dũng
8741 Hà Nội - 2010

(ký tên) (ký tên và đóng dấu khi gửi lưu trữ)

Hà Nội - 2010

1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà nội, ngày 26 tháng 12 năm 2010

BÁO CÁO THỐNG KÊ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I. THÔNG TIN CHUNG
1. Tên đề tài:
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hóa cân động tàu hỏa
Mã số đề tài, dự án: KC.03.21/06-10
Thuộc chương trình (tên, mã số chương trình): Nghiên cứu ứng dụng
và phát triển công nghệ Tự động hóa. Mã số: KC.03/06-10
2. Chủ nhiệm đề tài/dự án:

2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:
a) Tổng số kinh phí thực hiện: 2000 triệu đồng, trong đó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 2000 triệu đồng.
+ Kinh phí từ các nguồn khác: không
b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Thời gian
(Tháng,
năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Ghi chú
(Số đề nghị
quyết toán)
1 2009 1000 03/2009 700
2 2010 1000 04/2010 910
574,456,454 đ
3 10/2010 390
532,051,447 đ

893,492,099 đ
c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:
Đơn vị tính: Triệu đồng
Theo kế hoạch Thực tế đạt được

TT
Số, thời gian ban
hành văn bản
Tên văn bản Ghi chú
1 12/05/2008 Xác nhận đồng ý phối hợp của
Tổng công ty ĐSVN

2 12/05/2008 Xác nhận đồng ý phối hợp của
Viện KHCN GTVT

3 28/05/2008 Xác nhận đồng ý phối hợp của
Công ty điện tử CDC

4 1196/QĐ-BKHCN
17/06/2008
Thành lập hội đồng tư vấn xét
chọn

5 1881/QĐ-BKHCN
28/08/2008
Phê duyệt tổ chức, cá nhân
trúng tuyển chủ trì ĐT

6 2319/QĐ-BKHCN
21/10/2008
Phê duyệt kinh phí thực hiện
ĐT

7 21/2009-HĐ-ĐTCT-
KC.03/06-10

Ghi
chú*
1 Tổng công ty
ĐSVN
Tổng công ty
ĐSVN
Tư vấn, tạo
điều kiện thử
nghiệm,
đánh giá sản
phẩm
Ý kiến
nhận xét,
đóng góp

2 Viện KHCN
GTVT
Viện KHCN
GTVT
Tư vấn, hợp
tác thiết kế,
đánh giá sản
phẩm
Ý kiến
nhận xét,
đóng góp

3 Công ty điện
tử công
nghiệp

Nguyễn Trung
Dũng
Th.S (NCS)
Nguyễn
Trung Dũng
Quản lý,
nghiên cứu
tổng quan,
hiệu chỉnh hệ
thống, viết
báo cáo .
Tư vấn lựa
chọn các loại
cảm biến
dùng cho cân
động đoàn
tàu, nghiên
Báo cáo
tổng luận,
Báo cáo
phân tích
lựa chọn
thiết bị.
Các thuật
toán xử lý
nâng cao. 5
cứu các thuật

đầu máy –
toa xe

ThS. Đặng
Quang Thạch
ThS. Đặng
Quang Thạch
Thư ký, mua
sắm thiết bị,
xây dựng
phần mềm
thu nhận tín
hiệu, phần
mềm quản lý

Phần mềm
tự động hóa
tích hợp.

GS.TS Đỗ
Đức Tuấn
GS.TS Đỗ
Đức Tuấn
Nghiên cứu
các yếu tố
ảnh hưởng
của động lực
học đoàn tàu.
Báo cáo
phân tích

đầu máy và
toa xe tại VN
Tư vấn triển
khai lắp đặt
các thiết bị
trên đường
sắt
Bộ số liệu
chi tiết về
các loại đầu
máy và toa
xe ở VN.
Khảo sát
thiết kế
phần đường
dẫn vào
cân.

TS. Bùi Xuân
Ngó
TS. Bùi Xuân
Ngó
Nghiên cứu
phương pháp
lọc tín hiệu từ
loadcell, thiết
kế lắp đặt
phần cảm
biến, khuyếch
đại. Hiệu

phí, địa điểm, tên tổ chức
hợp tác, số đoàn, số lượng
người tham gia )
Ghi
chú*
1 Nội dung: Khảo sát các công
ty chế tạo thiết bị vật tư và
cân tàu hỏa hoàn chỉnh tại
Cộng hòa liên bang Đức.
Thời gian: 2009
Kinh phí: 180 tr
* Nội dung: Khảo sát các
công ty chế tạo thiết bị vật tư
và cân tàu hỏa hoàn chỉnh tại
Cộng hòa liên bang Đức.
* Thời gian:07/ 2009
*Kinh phí: 180 tr 7
Số đoàn : 01
Số người: 04
* Địa điểm: Thành phố
Darmstadt – Cộng hòa liên
bang Đức
* Tên tổ chức hợp tác: Công
ty HBM, công ty SCHENCK
* Số đoàn : 01
* Số người: 04
- Lý do thay đổi (nếu có): không thay đổi

- Lý do thay đổi (nếu có): không thay đổi
8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:
(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học,
điều tra khảo sát trong nước và nước ngoài)

Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Số
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
Người,
cơ quan
thực hiện
1
Nghiên cứu tổng quan về hệ
thống cân động đường sắt

1/2009-
3/2009
1/2009-
3/2009
Nguyễn
Trung Dũng,

Bình TCty
ĐSVN
4
Nghiên cứu và lựa chọn
công nghệ thiết bị cảm biến
lực và bộ khuyếch đại
chuyên dùng cho
hệ thống
cân động tầu hỏa
2/2009-
6/2009
2/2009-
6/2009
Lê Bá Sơn
Nguyễn
Trung Dũng,
ĐH GTVT
5
Nghiên cứu xây dựng các
thuật toán xử lý tín hiệu số
DSP để xác định chính xác
trọng lượng đoàn tầu.
2/2009-
2/2010
2/2009-
8/2010
Nguyễn
Thanh Hải,
Nguyễn
Trung Dũng,

Dũng, Đặng
Quang
Thạch
ĐH GTVT
Nguyễn Tài
Bình TCty
ĐSVN
Bùi Xuân
Ngó
Viện KHCN

10
GTVT
8
Thử nghiệm, hiệu chuẩn hệ
thống cân và đào tạo, hướng
dẫn sử dụng.
06/2010-
12/2010
11/2010-
12/2010
Đỗ Việt
Dũng,
Nguyễn
Trung Dũng
ĐH GTVT
- Lý do thay đổi (nếu có): Một số hạng mục bị chậm tiến độ so với đăng
ký vì các lý do như mua sắm thiết bị, vật tư chậm, thủ tục xin lắp đặt, thử
nghiệm tại hiện trường bị kéo dài,
III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

±0.5 % ±0.5 %
Cấp chính xác cân động
Với tốc độ tầu 10÷20
km/h :

± 1 % ± 1 %
Trọng tải cân lớn nhất:

150 Tấn 150 Tấn
Giá trị hiển thị nhỏ nhất
thang đo:

10,20,50
Kg
10,20,50
Kg
Khả năng quá tải:

25 % 25 %
1
Khả năng nhận dạng toa
xe:

Có nhận
dạng
Có nhận
dạng
- Lý do thay đổi (nếu có): không thay đổi
b) Sản phẩm Dạng II:


2
Các bản vẽ thiết kế
phần điện và điện tử
cho hệ thống cân
động đường sắt
- Phù hợp theo
tiêu chuẩn của
bản vẽ thiết kế
điện.
- Dạng format
chuẩn Protel
- Phù hợp theo
tiêu chuẩn của
bản vẽ thiết kế
điện.
- Dạng format
chuẩn Protel,
Orcad

3
Hồ sơ lắp đặt hệ
thống tự động hóa cân
động đường sắt
- Đảm bảo đầy
đủ, chi tiết và
thuận tiện cho
việc lắp đặt .
- Đảm bảo đầy
đủ, chi tiết và
thuận tiện cho

đầu máy và toa
xe.
- Xác định trọng
- Nhận dạng
chính xác dạng
đầu máy và toa
xe.
- Xác định trọng 12
lượng cân phù
hợp với từng toa
xe trên đoàn tầu.
- Ghép nối máy
tính quản lý
lượng cân phù
hợp với từng toa
xe trên đoàn tầu.
- Ghép nối máy
tính quản lý
6
Phần mềm nhận dữ
liệu trên máy tính
- Kết nối với
thiết bị xử lý tín
hiệu và nhận
dạng toa xe.
- Thân thiện với
người sử dụng

lượng từng toa
xe.
- Nhập các cơ sở
dữ liệu về đầu
máy và toa xe.
-
Thân thiện và
dễ sử dụng.
- Liên kết với
phần mềm nhận
dữ liệu
- Quản lý dữ liệu
trên hệ quản trị
SQL Server
- Cho phép truy
nhập từ xa qua
mạng LAN.
- Thống kê các số
liệu về trọng
lượng từng toa
xe.
- Nhập các cơ sở
dữ liệu về đầu
máy và toa xe.
- Thân thiện và
dễ sử dụng.

- Lý do thay đổi (nếu có): không thay đổi
GTVT
01 báo cáo
Hội nghị toàn
quốc về đo
lường, 5/2010

- Lý do thay đổi (nếu có): không thay đổi
d) Kết quả đào tạo:
Số lượng
Số
TT
Cấp đào tạo, Chuyên
ngành đào tạo
Theo kế
hoạch
Thực tế đạt
được
Ghi chú
(Thời gian
kết thúc)
1 Thạc sỹ 02 0
2 Tiến sỹ 01 01 2011
- Lý do thay đổi (nếu có): Chưa có học viên cao học nhận đề tài về
lĩnh vực này
đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp :
Kết quả
Số
TT
Tên sản phẩm
đăng ký

ứng dụng)
Kết quả
sơ bộ
1 Hệ thống cân tàu hỏa
động có nhận dạng đầu
máy – toa xe
Từ 12/2010 Nhà máy xe
lửa Gia Lâm
Tổng công ty
ĐSVN
Sử dụng tin
cậy, chính xác
2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:
(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh
với trình độ công nghệ so với khu vực và thế giới…)
Làm chủ hoàn toàn công nghệ đối với việc thiết kế, chế tạo hệ thống
cân tàu hỏa động, đảm bảo các tính năng tương đương với sản phẩm nước
ngoài, b
ổ sung thêm tính năng nhận dạng đầu máy – toa xe, phần mềm thân
thiện dễ sử dụng, phù hợp với điều kiện vận hành tại Việt Nam, toàn bộ thiết
bị điện được nhiệt đới hóa đảm bảo làm việc tin cậy trong mọi thời tiết.
b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:
(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạ
o ra
so với các sản phẩm cùng loại trên thị trường…)
• Hệ thống được nghiên cứu phát triển trong nước nên giá thành chỉ bằng
khoảng 50 % so với hệ thống nhập ngoại chất lượng tương đương nên sẽ
góp phần tiết kiệm ngoại tệ, giảm nhập siêu (mỗi hệ thống khi triển khai sẽ
tiết kiệm 50.000$ ÷ 70.000$);

II Kiểm tra định kỳ
Lần 2 22/06/2010 Trưởng đoàn: GS. TSKH Cao
Tiến Huỳnh, Chủ nhiệm
Chương trình KC.03
Kết luận:
- Chậm nhiều so với tiến độ
- Đề nghị chủ nhiệm đề tài và cơ
quan chủ trì nghiên cứu các
phương án triển khai chi tiết.
- Hoàn thiện các báo cáo chuyên
đề.
II Kiểm tra định kỳ
Lần 3 28/07/2010 Trưởng đoàn: GS. TSKH Cao
Tiến Huỳnh, Chủ nhiệm
Chương trình KC.03
Kết luận:
- Viết báo cáo để có thể xác
nhận khối lượng công việc

16
- Bố trí lực lượng, đề nghị Nhà
trường giảm tải cho nhóm đề tài
- Đề nghị ĐSVN giúp đỡ tối đa
- Cần tập trung lực lượng, xác
định phương án khả thi.
III Nghiệm thu cơ sở 31/12/2010 Các sản phẩm đạt về số lượng
và chất lượng so với Hợp đồng.
Cần bổ sung các minh chứng
đào tạo và bài báo khoa học
Hoàn thiện báo cáo tài chính và

2.1.1 Các nhân tố dẫn đến dao động 30
2.1.2 Mô hình toán học toa xe 34
2.1.2.1 Mô hình cơ khí toa xe điển hình: 34
2.1.2.2 Dạng hàm lực tác dụng 38
2.2 Kết luận 41
CHƯƠNG 3 - THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ –NỀN MÓNG CHO CẦU
CÂN TÀU HỎA ĐỘNG 43

3.1 Yêu cầu đối với kết cấu cơ khí của bàn cân: 43
3.2 Kết cấu kỹ thuật của bàn cân: 44
3.3 tính toán kiểm nghiệm độ bền kết cấu khung dầm bàn cân 47

2
3.3.1
Cơ sở lý thuyết tính toán kiểm nghiệm độ bền khung dầm bàn cân
động toa xe 47

3.3.1.1 các thông số cơ bản của kết cấu khung dầm bàn cân. 48
3.3.2 Tính toán khung dầm bàn cân toa xe 48
3.3.2.1 Thiết lập sơ đồ tính 48
3.3.2.2 Các loại tải trọng tác dụng lên khung dầm bàn cân: 50
3.3.3 ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn - phần mềm sap 2000 tính
độ bền khung dầm bàn cân toa xe động 54

3.3.3.1 Sơ đồ nguyên tắc đánh giá độ bền kết cấu khung dầm bàn
cân toa xe bằng phương pháp PTHH 55

3.3.3.2 Sơ đồ thuật toán tính khung dầm bàn cân bằng phần mềm
SAP 2000. 56


và gửi lên máy tính 92

4.5.3 Gửi tín hiệu đồng bộ lên máy tính trong chương trình cân động 94
4.5.4 Gửi tín hiệu báo tàu chạy sai tốc độ cho phép (3Km/h Æ 20 Km/h)
và thực hiện cân lại 94

4.5.5 Chương trình thuật toán trên PLC 94
4.6 Kết luận 96
CHƯƠNG 5 - HỆ THỐNG XỬ LÝ TÍN HIỆU CÂN ĐỘNG ĐOÀN TÀU
97

5.1 Tổng quan về hệ thống xử lý tín hiệu 97
5.2 Nguyên lý xác định tải trọng các giá chuyển hướng thông qua các xung
lực động 100

5.3 Xử lý tín hiệu cho cân động đoàn tàu 105
5.3.1 Dạng tín hiệu xung lực của giá chuyển khi qua bàn cân 105
5.3.2 Các thuật toán xử lý tín hiệu 108
5.4 Các phương án tổng thể 109
5.4.1 Phương án 1 109
5.4.2 Phương án 2: 110
5.4.3 Phương án 3: 111
5.4.4 Kết luận: 112
5.5 Phân tích lựa chọn loadcell 113

4
5.6
Thiết kế hệ thống xử lý tín hiệu 118
5.7 Một số mạch điện phụ trợ 125
5.8 Thiết kế panel vận hành cho tủ cân 132

6.1.6.3 Cơ sở dữ liệu liên quan 166
6.1.7 Quản lý cơ sở dữ liệu các danh mục 169
6.1.7.1 Danh mục đầu máy 169
6.1.7.2 Danh mục toa xe 171
6.1.7.3 Danh mục hàng hóa 172
6.1.8 Thống kê – In phiếu cân 173
6.1.9 Các chức năng quản trị hệ thống 173
6.1.9.1 Thay đổi mật khẩu người dùng 173
6.1.9.2 Quản lý danh mục và phân quyền người dùng 174
6.1.9.3 Thiết lập các tham số hệ thống 174
6.2 hướng dẫn sử dụng phần mềm tự động hóa tích hợp cân động tàu hỏa
175

6.2.1 Đăng nhập vào hệ thống 175
6.2.2 Cân tĩnh 176
6.2.3 Cân động 178
6.2.4 Quản lý cơ sở dữ liệu đầu máy, toa xe, hàng hóa 181
6.2.5 Thống kê – In phiếu cân 184
6.2.6 Thay đổi mật khẩu người dùng 185
6.2.7 Quản lý danh mục người dùng 186
6.2.8 Thiết lập các tham số hệ thống 187
CHƯƠNG 7 - CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 189
7.1 Các sản phẩm “dạng I ” 189
7.1.1 Sơ đồ nguyên lý 189
7.1.2 Thông số kỹ thuật 192
7.1.2.1 Các tính năng kỹ thuật của cân : 192
7.1.2.2 Thông số đầu đo : 195
7.1.2.3 Hệ thống gá lắp đầu đo: 197

6

WIM Weighing In Motion
Cân động